報(bào)警器與旋轉(zhuǎn)燈系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

...wd...報(bào)警器與旋轉(zhuǎn)燈系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目錄HYPERLINK摘要IITOC\o"1-3"\u1緒論 12系統(tǒng)設(shè)計(jì) 22.1設(shè)計(jì)方案論證 22.2系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 22.2.1控制模塊 22.2.2開關(guān)報(bào)警器模塊 52.2.3旋轉(zhuǎn)燈模塊 52.2.4硬件電路中器件選擇 52.3軟件設(shè)計(jì) 82.3.1主程序模塊 82.3.2中斷程序 83系統(tǒng)調(diào)試 103.1軟件調(diào)試 103.1.1proteus軟件仿真 103.1.2程序 104結(jié)論 13報(bào)警器與旋轉(zhuǎn)燈，是一種為防止或預(yù)防某事件發(fā)生所造成的后果，以聲、光兩種形式來提醒或警示我們應(yīng)當(dāng)采取某種行動的電子產(chǎn)品。隨著科技的進(jìn)步，機(jī)械式報(bào)警器越來越多地被先進(jìn)的電子報(bào)警器代替，經(jīng)常應(yīng)用于系統(tǒng)故障、安全防范、交通運(yùn)輸、醫(yī)療救護(hù)、應(yīng)急救災(zāi)、感應(yīng)檢測等領(lǐng)域，與社會生產(chǎn)密不可分。其通常具有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：1〕光效節(jié)能：光效高、壽命長、節(jié)能環(huán)保；優(yōu)良的芯電路設(shè)計(jì)，聲音和聲光兩種工作模式任意轉(zhuǎn)換，聲音報(bào)警聲強(qiáng)高達(dá)115分貝以上，穿透能力強(qiáng)。2〕充電組，充放電性能穩(wěn)定、容量高、自放電率低、節(jié)能環(huán)保。3〕安全可靠：采用先進(jìn)的光學(xué)軟件和優(yōu)化的構(gòu)造密封設(shè)計(jì)，具有很強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)性，轉(zhuǎn)動安靜平穩(wěn)，經(jīng)受強(qiáng)力的碰撞和沖擊，確保元件可在惡劣的環(huán)境中長期穩(wěn)定可靠的工作。4〕使用方便：體積小、重量輕、攜帶方便，可采用臺面放置、手提、磁力吸附等多種方式。關(guān)鍵詞：電子報(bào)警器；先進(jìn)；單片機(jī)1緒論報(bào)警器與旋轉(zhuǎn)燈一般匹配探測器，應(yīng)根據(jù)實(shí)際現(xiàn)場環(huán)境和用戶的安全防范要求，合理的選擇和安裝各種類型的報(bào)警探測器，才能較好的到達(dá)安全防范的目的。中選擇和安裝報(bào)警探測器不適宜時(shí)，有可能出現(xiàn)安全防范的漏洞，達(dá)不到安全防范的嚴(yán)密性，給入侵者造成可乘之機(jī)，從而給安全防范工作帶來不應(yīng)有的損失。報(bào)警探測器的靈敏度和可靠性是相互影響的。合理選擇報(bào)警探測器的探測靈敏度和采用不同的抗外界干擾的措施，可以提高報(bào)警探測器性能。采用不同的抗干擾措施，決定了報(bào)警探測器在不同環(huán)境下的使用性能。了解各種報(bào)警探測器的性能和特點(diǎn)，根據(jù)不同使用環(huán)境，合理配置不同的報(bào)警探測器是防盜報(bào)警系統(tǒng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。本課題的主要任務(wù)是設(shè)計(jì)采用單片機(jī)控制的報(bào)警器與旋轉(zhuǎn)燈，要求通過外部中斷0控制報(bào)警器和旋轉(zhuǎn)燈。報(bào)警器與P3.7口接，八個(gè)發(fā)光二極管分別接P2口。當(dāng)接外部中斷0的開關(guān)按下時(shí)，報(bào)警器響，八個(gè)發(fā)光二極管順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)；當(dāng)?shù)诙伟聪麻_關(guān)時(shí)，報(bào)警器停頓和發(fā)光二級管熄滅。設(shè)計(jì)報(bào)警器與旋轉(zhuǎn)燈的硬件電路與軟件控制程序，對硬件電路與軟件程序分別進(jìn)展調(diào)試。2系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.1設(shè)計(jì)方案論證采用40腳，片內(nèi)帶8kBFlashROM的ATC89C51單片機(jī)作為控制核心，開關(guān)模塊和報(bào)警器模塊接P3口，旋轉(zhuǎn)燈模塊接P2口，按以上系統(tǒng)構(gòu)架設(shè)計(jì)，單片機(jī)端口資源剛好滿足要求。設(shè)計(jì)框圖如圖2-1所示。P1口P0口P1口P0口RSTAT89C51P3口XTALP2口電源模塊復(fù)位模塊最小系統(tǒng)LED模塊開關(guān)和報(bào)警器模塊旋轉(zhuǎn)燈模塊圖2-1報(bào)警器與旋轉(zhuǎn)燈系統(tǒng)構(gòu)造圖2.2系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)基于單片機(jī)的報(bào)警器與旋轉(zhuǎn)燈系統(tǒng)的電路原理圖如圖2-2所示。系統(tǒng)由旋轉(zhuǎn)燈模塊、復(fù)位模塊、開關(guān)報(bào)警器模塊和電源模塊四局部組成。2.2.1控制模塊控制模塊原理圖如圖2-3所示。主控制器采用ATC89C51。ATC89C51是一種帶8K字節(jié)閃爍可編程可檫除只讀存儲器的低電壓，高性能CMOS8位的微處理器。在本設(shè)計(jì)中，P3口用于對報(bào)警器和旋轉(zhuǎn)燈的控制，連接開關(guān)和蜂鳴器。P2口用于對旋轉(zhuǎn)燈的控制。在控制模塊里面，包含了時(shí)鐘電路以及復(fù)位電路兩局部。圖2-2基于單片機(jī)的報(bào)警器與旋轉(zhuǎn)燈系統(tǒng)電路原理圖圖2-3控制模塊原理圖A.時(shí)鐘電路ATC89C51內(nèi)部有一個(gè)用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器，引腳XTAL1和XTAL2分別是此放大器的輸入端和輸出端。時(shí)鐘可以由內(nèi)部方式產(chǎn)生或外部方式產(chǎn)生。內(nèi)部方式的時(shí)鐘電路如圖2-4(a)所示，在XTAL1和XTAL2引腳上外接定時(shí)元件，內(nèi)部振蕩器就產(chǎn)生自激振蕩。定時(shí)元件通常采用石英晶體和電容組成的并聯(lián)諧振回路。晶體振蕩頻率可以在1.2～12MHz之間選擇，電容值在5～30pF之間選擇，電容值的大小可對頻率起微調(diào)的作用。外部方式的時(shí)鐘電路如圖2-4〔b〕所示，XTAL2接地，XTAL1接外部振蕩器。對外部振蕩信號無特殊要求，只要求保證脈沖寬度，一般采用頻率低于12MHz的方波信號?！瞐〕內(nèi)部方式時(shí)鐘電路〔b〕外部方式時(shí)鐘電路圖2-4時(shí)鐘電路B復(fù)位及復(fù)位電路a.復(fù)位操作復(fù)位是單片機(jī)的初始化操作。其主要功能是把PC初始化為0000H，使單片機(jī)從0000H單元開場執(zhí)行程序。除了進(jìn)入系統(tǒng)的正常初始化之外，當(dāng)由于程序運(yùn)行出錯(cuò)或操作錯(cuò)誤使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)時(shí)，為擺脫困境，也需按復(fù)位鍵重新啟動。b.復(fù)位信號及其產(chǎn)生RST引腳是復(fù)位信號的輸入端。復(fù)位信號是高電平有效，其有效時(shí)間應(yīng)持續(xù)24個(gè)振蕩周期(即二個(gè)機(jī)器周期)以上。假設(shè)使用頗率為6MHz的晶振，則復(fù)位信號持續(xù)時(shí)間應(yīng)超過4us才能完成復(fù)位操作。整個(gè)復(fù)位電路包括芯片內(nèi)、外兩局部。外部電路產(chǎn)生的復(fù)位信號(RST)送至施密特觸發(fā)器，再由片內(nèi)復(fù)位電路在每個(gè)機(jī)器周期的S5P2時(shí)刻對施密特觸發(fā)器的輸出進(jìn)展采樣，然后才得到內(nèi)部復(fù)位操作所需要的信號。復(fù)位操作有上電自動復(fù)位相按鍵手動復(fù)位兩種方式。上電自動復(fù)位是通過外部復(fù)位電路的電容充電來實(shí)現(xiàn)的。這樣，只要電源Vcc的上升時(shí)間不超過1ms，就可以實(shí)現(xiàn)自動上電復(fù)位，即接通電源就成了系統(tǒng)的復(fù)位初始化。按鍵手動復(fù)位有電平方式和脈沖方式兩種。其中，按鍵電平復(fù)位是通過使復(fù)位端經(jīng)電阻與Vcc電源接通而實(shí)現(xiàn)的；而按鍵脈沖復(fù)位則是利用RC微分電路產(chǎn)生的正脈沖來實(shí)現(xiàn)的。2.2.2開關(guān)報(bào)警器模塊開關(guān)控制電路的運(yùn)行，報(bào)警器是運(yùn)行中所顯示的一種狀態(tài)。如圖2-5所示。圖2-5開關(guān)報(bào)警器模塊在沒有按鍵按下時(shí)，P3.7口輸出的是高電平。當(dāng)某一層有鍵按下時(shí)，相應(yīng)的端口引腳變?yōu)榈碗娖?。蜂鳴器短腳接地，長腳直接接P3.7口。2.2.3旋轉(zhuǎn)燈模塊旋轉(zhuǎn)燈電路由8個(gè)LED發(fā)光二極管和8個(gè)280Ω的電阻構(gòu)成。該電路設(shè)計(jì)比擬簡單，但是要注意節(jié)點(diǎn)的電氣連接。如圖2-6所示。2.2.4硬件電路中器件選擇A.ATC89C51單片機(jī)STC89系列單片機(jī)是MCS-51系列單片機(jī)的派生產(chǎn)品。它們在指令系統(tǒng)、硬件構(gòu)造和片內(nèi)資源上與標(biāo)準(zhǔn)8052單片機(jī)完全兼容，DIP40封裝系列與8051為pin-to-pin兼容。STC89系列單片機(jī)高速(最高時(shí)鐘頻率90MHz)，低功耗，在系統(tǒng)/在應(yīng)用可編程(ISP，IAP),不占用戶資源。本設(shè)計(jì)采用ATC89C51，它提供的功能標(biāo)準(zhǔn)如表2-1。表2-1ATC89C51功能標(biāo)準(zhǔn)兼容MCS51指令系統(tǒng)8K可反復(fù)擦寫FlashROM32個(gè)雙向I/O口256x8bit內(nèi)部RAM3個(gè)16位可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器中斷時(shí)鐘頻率0-24MHz2個(gè)串行中斷可編程UART串行通道2個(gè)外部中斷源共6個(gè)中斷源2個(gè)讀寫中斷口線3級加密位低功耗空閑和掉電模式軟件設(shè)置睡眠和喚醒功能ATC89C51引腳圖如圖2-7所示。圖2-6旋轉(zhuǎn)燈模塊圖2-7ATC89C51a.主電源引腳〔2根〕VCC(Pin40)：電源輸入，接＋5V電源GND(Pin20)：接地線b.外接晶振引腳〔2根〕XTAL1(Pin19)：片內(nèi)振蕩電路的輸入端XTAL2(Pin20)：片內(nèi)振蕩電路的輸出端c.控制引腳〔4根〕RST/VPP(Pin9)：復(fù)位引腳，引腳上出現(xiàn)2個(gè)機(jī)器周期的高電平將使單片機(jī)復(fù)位。ALE/PROG(Pin30)：地址鎖存允許信號PSEN(Pin29)：外部存儲器讀選通信號EA/VPP(Pin31)：程序存儲器的內(nèi)外部選通，接低電平從外部程序存儲器讀指令，如果接高電平則從內(nèi)部程序存儲器讀指令。d.可編程輸入/輸出引腳〔32根〕ATC89C51單片機(jī)有4組8位的可編程I/O口，分別位P0、P1、P2、P3口，每個(gè)口有8位〔8根引腳〕，共32根。P0口〔Pin39～Pin32〕：8位雙向I/O口線，名稱為P0.0～P0.7P1口〔Pin1～Pin8〕：8位準(zhǔn)雙向I/O口線，名稱為P1.0～P1.7P2口〔Pin21～Pin28〕：8位準(zhǔn)雙向I/O口線，名稱為P2.0～P2.7P3口〔Pin10～Pin17〕：8位準(zhǔn)雙向I/O口線，名稱為P3.0～P3.72.3軟件設(shè)計(jì)2.3.1主程序模塊系統(tǒng)主程序主要用于變量及其他部件的初始化，如系統(tǒng)的初始化，以便能夠準(zhǔn)確的進(jìn)展相應(yīng)的操作。同時(shí)進(jìn)展相應(yīng)的功能鍵判斷，從而實(shí)現(xiàn)特殊功能。其相應(yīng)的流程圖2-8所示。開場開場按下開關(guān)，報(bào)警器旋轉(zhuǎn)燈停頓初始化按下開關(guān)，報(bào)警器旋轉(zhuǎn)燈啟動按下開關(guān)，報(bào)警器旋轉(zhuǎn)燈停頓初始化按下開關(guān)，報(bào)警器旋轉(zhuǎn)燈啟動 圖2-8報(bào)警器與旋轉(zhuǎn)燈系統(tǒng)主程序流程圖2.3.2中斷程序在相應(yīng)的外部中斷和定時(shí)器中斷程序中，首先響應(yīng)外部中斷，再響應(yīng)兩個(gè)定時(shí)器中斷，讀取鍵值，旋轉(zhuǎn)燈旋轉(zhuǎn)，報(bào)警器響，在定時(shí)器重置初始值以后，再次外部中斷返回。中斷程序的相應(yīng)流程圖如2-9所示。外部中斷0響應(yīng)開場定時(shí)器0、1重置初始中斷返回旋轉(zhuǎn)燈與報(bào)警器工作初始化參數(shù)外部中斷0響應(yīng)開場定時(shí)器0、1重置初始中斷返回旋轉(zhuǎn)燈與報(bào)警器工作初始化參數(shù)圖2-9中斷程序流程圖3系統(tǒng)調(diào)試3.1軟件調(diào)試對軟件先用仿真器進(jìn)展了調(diào)試。用仿真器運(yùn)行正常后，再用Keil將程序燒到ATC89C51單片機(jī)中，進(jìn)展了脫機(jī)調(diào)試。3.1.1proteus軟件仿真使用proteus原理及仿真電路如圖3-1所示。圖3-1proteus原理及仿真圖3.1.2程序#include<reg51.h>#include<intrins.h>#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedintsbitSPK=P3^7;ucharFRQ=0x00;//延時(shí)voidDelayMS(uintms){ uchari; while(ms--)for(i=0;i<120;i++);}//INT0中斷函數(shù)voidEX0_INT()interrupt0{ TR0=~TR0; //開啟或停頓兩定時(shí)器，分別控制報(bào)警器的聲音和LED旋轉(zhuǎn) TR1=~TR1; if(P2==0x00) P2=0xe0; //開3個(gè)旋轉(zhuǎn)燈 else P2=0x00; //關(guān)閉所有LED }//定時(shí)器0中斷voidT0_INT()interrupt1{ TH0=0xfe; TL0=FRQ; SPK=~SPK;}//定時(shí)器1中斷voidT1_INT()interrupt3{ TH1=-45000/256; TL1=-45